CN101981277A - 一种在涡轮喷气发动机轴承外壳内平衡压力的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在涡轮喷气发动机的至少一个轴承外壳内平衡压力的压力平衡装置，所述外壳包括向所述轴承输送润滑液体的装置、进气装置、布置在定子和所述轴承前方和/或背后的转子之间的至少一个密封系统、回收润滑液体的回收装置、和排除空气和少量润滑液体混合物至通风管路(60)的排除装置。其特征在于，在轴承外壳的下游和在通风管内，平衡装置包括一个可调节空气排放流量的调节系统(100)，从而可使所述流量随着发动机转速的变化而改变，保持非零，且在高速运行时，低于未使用调节系统时的流量。

Description

一种在涡轮喷气发动机轴承外壳内平衡压力的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种可在涡轮喷气发动机的至少一个轴承外壳内平衡压力的方法和装置。

背景技术

在涡轮喷气发动机领域使用的外壳，每个外壳都在安装成可旋转的部分和安装成可固定的部分之间包含有滚动轴承，这种外壳带有滑油循环，用来润滑和冷却部件。

为了确保滑油在其被回收前和在管路内再循环前始终保持在外壳内，且为了防止其污染发动机流动段的其它腔室，所述外壳内的空气是增压的。

不幸的是，因为空气已经流过了发动机的上游各级，其已经被压缩且然后以接近大气压的压力被喷入到外壳内，结果，其参与发动机输送的推力甚微或根本没有参与。这就对性能，特别是在燃油消耗，所需推力方面，带来不利的影响。

通常，为了减少进入外壳的空气流量，并因此而降低燃油和滑油消耗，人们努力开发在外壳的边界处尽可能密封的密封件。因此，密封效果并非理想的迷宫式密封件被可提供更高性能的先进的密封系统所取代，但结构更复杂，成本更高，诸如刷式密封件或碳精环密封件。

此外，采用这种先进的密封系统，还会遇到其它弊端，因为除了成本增加外，与迷宫式密封件相比，因技术复杂性的增加而遭遇重大故障风险：装配件容易损坏，滑油外壳会受到磨损颗粒的污染，寿命会比迷宫式密封件短。

此外，人们发现，由于空气压力是随发动机转速的不同而变化的，随着发动机转速的变化，会产生极为不同的情况。在发动机低速(空车运行)时，向外壳内输送最小的空气流量，以便充分增压外壳并可防止滑油渗漏。这会在发动机高速(巡航速度或全油门)运行时在密封件边界处产生巨大压力差，因为在高速运转时空气被大幅度压缩，结果输送的空气流量非常高，而外壳内的背压则几乎不可能高于大气压力。

由于密封件除了承受很大的压力差，还承受所述压力差的巨大变化，密封件会磨损快，并因而遭遇损坏的风险更大。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可克服现有技术缺点的技术方案，特别是提供一种发动机外壳的增压系统，可以使得密封件边界处的压力差随着发动机转速的变化而不会出现大幅度的改变。

为此，本发明提出了可在涡轮喷气发动机的至少一个轴承外壳内平衡压力的压力平衡装置，所述外壳被限定在安装成可围绕轴线旋转的转子和通常由一组静止壁组成的定子之间，并包括一个轴承支架，轴承安装在该支架上并抵靠在所述转子上。所述外壳包括：向所述轴承输送润滑液体的装置，将来自增压管路(通过抽出驱动气体流而形成)的增压空气送到外壳的进气装置，布置在定子和所述轴承前方和/或背后的转子之间的至少一个密封系统，回收润滑液体的回收装置(经由一个或多个回收管路，用来再次使用润滑液体)，和排除装置，其用于将空气排除至通风管路，所述空气在与润滑液体分离后并因此而只包含很少润滑液体。

其特征在于，在轴承外壳的下游和通风管路内，所述压力平衡装置包括一个调节系统，用来调节作为发动机转速函数的空气排除的流量，从而使得所述流量能作为发动机转速的函数而改变，保持非零状态，并在高速运转时所述流量较无调节系统时低。

这样，不言而喻，通过在外壳的下游设定压头损失，该压头损失会作为发动机转速的函数而改变，不论发动机的转速如何，可以保持最小压力差，以及优选地，在外壳的密封边界处压力差是充分恒定的。

通过该调节系统，所获得的空气排放流量值总是很低，而且，首先是，空气排放流量的值是在发动机高速时很低，这样，在高速运行的时候，空气排放流量低于无调节系统时的流量。

当不使用调节系统(正如现有技术解决方案中未使用这样一种带有流动截面的系统，这种截面会作为发动机转速的函数(即作为转子旋转速度的函数)而改变，)，压缩机所提供的源压力和来自通风管路下游的背压之间的压力差越大(一般来讲等于周围压力)，该压力差会随着发动机转速的升高而增加，通风排除的空气的流量就会越高。应该注意的是，当无调节系统的时候，作为发动机转速的函数，与原始气流流量相比的空气排放流量(一般参考为W25)趋于相对恒定，因为空气排放流量和原始气体流量会随着发动机转速的提高而增加。

根据本发明：

·发动机低速运行时，空气流量保持非零，与不用调节系统时的情况相比会尽可能低；典型情况下，这种低速在停车到空车的范围内，此时，压缩机所提供的空气压力提供给增压空气给发动机外壳很低，从而要求通风通路的障碍尽可能的少，目的是尽可能降低沿通风管路的压头损失，并从而使轴承外壳得到充分地增压；

·发动机以较高转速运行时，空气流量低于无调节空气流量系统时的情况；典型情况下，这种较高的发动机转速是“地面空车运行”以上的转速，特别是发动机在全油门运行时的情况，例如爬高或巡航飞行，在这种情况下，由于用于增压轴承外壳的压缩机提供的高空气压力，发动机外壳会大幅度增压。

为此，通过简单的解决方案，首先，密封系统承受的应力小，其次，通过不断降低压头损失，外壳内的空气压力升高，从而降低进入所述滑油外壳内的空气的流量，进而节省了来自驱动燃气流的空气量。

除了降低用来增压滑油外壳的空气量外，这个解决方案还可以提供附加优点，即可以减少因流向通风管路的空气量而带走的滑油的消耗。

此外，通过提高外壳内的压力，通风管路的滑油回收泵的吸入压力也会增加，因此，可以减少排量，进而缩小泵的尺寸，降低泵的重量。

总而言之，通过本发明的解决方案，可以无需使用先进的密封系统，本发明的解决方案实施简单，且不会产生重大故障的任何风险，因为非零最小空气流量保证了至少最小量增压空气的排放。

所述调节系统的优点是这样的，空气排除流量会作为发动机转速的函数而变化。调节系统是这样的，所获得的空气排除流量值总是很低，而且，首先，空气排除流量的值在发动机高速运行时很低，这样，在高速运行时，空气排除流量会低于无调节系统时的流量。

在优选的配置中，所述调节系统布置在通风管路的管道内，根据发动机转速的变化，其在最小流动截面和最大流动截面之间改变管道的流动截面。

这样，就可以适用现有的通风管路，以便将本发明的调节系统加装到该管路上。此外，可以将调节系统布置在一个或多个轴承的下游，或所有轴承的下游。

在另一种配置中，所述调节系统具有切断构件，该切断构件可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置的时候，所述切断构件占用了大部分管道的截面，具有最小流动截面，而在打开位置时，所述切断构件占用了一小部分管道的截面，后者然后具有最大流动截面，所述切断构件就可以占用所述关闭位置和所述打开位置之间的任何中间位置。

这样，可简单地改变流动截面，进而改变通风管路的管道内的压头损失。

所述最小流动截面优选不是零。

本发明还提出一种在涡轮喷气发动机的至少一个轴承外壳内平衡压力的方法，所述外壳被限定在安装成可围绕轴线转动的转子和一般由一组固定壁形成的定子之间，并包括一个轴承支架，轴承安装在所述轴承支架上并抵靠在所述转子上。所述外壳包括：向所述轴承输送润滑液体的装置；将来自增压管路(通过抽出驱动气体流而形成)的增压空气送到外壳的进气装置，布置在定子和所述轴承前方和/或背后的定子之间的至少一个密封系统，回收润滑液体的回收装置(通过一个或多个回收管路，用于再次使用润滑液体)，和排除装置，其用于将空气经由通风管路排除，与润滑液体分离后的空气只包含有少量润滑液体。

所述方法的特点是，根据发动机的转速变化情况，调节轴承外壳下游的空气排除流量。在通风管路内，所述空气流量会随着发动机转速的变化而改变，非零，且在高速运转时，低于不使用压力平衡方法时的流量，即，空气流量未调节时的流量。

优选地，根据发动机转速变化情况，通风管路内空气排除流量可以改变的空气流量。

特别是，发动机低速运行时，空气排除流量为非零最小值，并且是可以改变的。随着发动机转速的提高，流量会增加，直到最大空气排除流量。

实际上，空气排除流量在发动机转速的整个范围内并不一定持续随着发动机转速的提高而增加：趋势是在包括发动机低速(或转子低转速)的整个范围内随着发动机转速的变化，空气流量会渐进增加，然后，在发动机以较高转速运行时，空气流量会继续从某个点上增加，但是比较缓慢，或者保持恒定和/或选择性地稍微降低空气流动速率，从而总是针对某个给定的发动机速度而形成最大空气排除流量。

这样，在发动机低速运行时，空气排除流量为非零最小值，且是可以改变的，随着发动机转速的提高而增加，直到到达发动机的最大转速(全油门，爬高，或巡航飞行速度)，平衡压力的方法和装置可以限制根据发动机转速的提高而方便地限制所述流量的增加。

附图说明

通过阅读以示例给出的并结合附图的如下描述，本发明的其他优点和特性就会显现出来，附图如下：

图1为现有技术的前外壳的轴向剖面图；

图2是现有技术的后外壳的轴向剖面图；

图3为图2的一部分的较大比例轴向剖面图，示出了平衡装置的第一实施例，所示调节系统处于打开位置；

图4为图3的局部IV的平面图；

图5类似于图3，所示平衡装置的调节系统处于关闭位置；

图6为图2的一部分的放大剖面图，示出了平衡装置第二实施例的第一种变型，所示调节系统处于打开位置；

图7类似于图6，所示平衡装置的调节系统处于关闭位置；

图8为一张类似于图6的示意图，示出了平衡装置第二实施例的第二种变型，所示调节系统处于打开位置；

图9类似于图8，所示平衡装置的调节系统位于关闭位置；

图10是一个从图9中的X方向看去的局部示意图，示出了处于关闭位置的平衡装置的调节系统；

图11为一张类似于图6的示意图，示出了平衡装置第二实施例的第三种变型，所示调节系统处于打开位置；

图12类似于图11，所示平衡装置的调节系统处于关闭位置；

图13是从图12中的XIII方向看去的局部示意图，示出了处于关闭位置的平衡装置的调节系统；

图14是涡轮喷气发动机轴向剖面的半示意图，所示发动机带有三个外壳和一个设备支架，在该发动机中，本发明的平衡装置安装在所述设备支架上。

具体实施方式

图1和图2分别示出了涡轮喷气发动机的装有前轴承21，22和23的前外壳20和装有后轴承32和33的后外壳30。就这些外壳而言，低压转子40包含有管道41，以排除空气和一部分被空气夹带的而未被除油器截留的润滑油，这种混合物流过前外壳20和后外壳30。

这些前后外壳20和30在涡轮喷气发动机内的位置如图14所示。

更确切地说，如图1所示，增压管路向前外壳20输送三路(实线表示的箭头51，52和53)来自驱动气流的增压空气，而前外壳20经由喷嘴收受润滑油。

这种滑油主要经由回收来自前外壳20的润滑液体(箭头29)的管路排除。

烟囱状除油器24将空气(混有少量残余滑油)排向(虚线箭头61)构成管道41的中央通风管，管道41固定到转子40上或与转子40集成在一起，且在所述转子内共轴(轴线X-X′)。由迷宫式密封件构成的密封系统位于与增压空气进气口相对应的前外壳20的位置28a，28b，28c，和28d处。

前外壳20内存留的空气和转子40排除的空气主要呈大气压力，位于除油器24下游的中央通风管组成的通风管路的压头损失可忽略不计。发动机转速越高，由增压空气流51到53所产生的增压空气P1被压缩的就越多。这样，就“巡航飞行”和“全油门”飞行速度而言，增压空气P1的压力相对于大气压力会显著增加，从而在密封系统28a、28b、28c和28d的边界处产生相当大的压力差(在大多数发动机中，大概在0.5巴到1巴的范围内)，于是，产生对发动机推力不起作用的巨大空气流量。

后外壳30通过增压空气流(实线箭头54和55)和入口处的进油(箭头36)以相同方式工作。该滑油主要经由回收来自后外壳30的润滑液体(箭头39)的管路来排除。烟囱状除油器34将空气(混有少量残余滑油)排向转子40(虚线箭头62)，由迷宫式密封件构成的密封系统位于与增压空气进气口相对应的后外壳230的位置38a、38b、38c和38d处。

下面参照图3到图5，介绍本发明的装置的第一实施例，其已经适用于图1和图2所示结构，为此，下面仅介绍与图1和图2的不同之处。

在该第一实施例中，管道42为固定式，调节系统100的切断构件就布置在该管道内，所述切断构件110连接到位于管道42外部的控制装置上，后者适合根据发动机转速的变化来控制切断构件110在管道42内的位置。

这种固定式管道42在旋转管道41的下游成一直线延伸，旋转管道被强制随转子40转动。

如图3到图5所示，切断构件110是一个盘，安装成可围绕轴线Z-Z′枢转，而轴线Z-Z′垂直于管道42的主方向X-X′，在关闭位置(见图5)时，所述盘的主平面横向布置在管道42内，在这个关闭位置时，所述非零最小流通截面112保持在该盘和管道42的壁之间，供最小空气流量流过，而在打开位置(见图3和图4)时，所述盘的主平面位于与管道42的主方向X-X′的平行位置。

这样，当切断构件110处于打开位置(见图3和图4)时，正是构成了切断构件110的圆盘的边缘与空气流相结合，将空气流分开，流入切断构件110的两侧(图4中的箭头71和72)。

在这个示例中，切断构件110是一个圆形盘(一种圆盘)，其中央有一个通孔，其外径实际上等于内置切断构件110的管道42的内径。

圆盘的其它某个位置可以设有一个通孔，或者，其外径可以小于管道42的内径。也可以使用非圆状的盘。

最好是，在切断构件110处于关闭位置(见图5)时，不用填充布置其所位于的管道42的整个横截面，以便留出一个最小流通截面112，使空气得以被排除(图5中的箭头73)。

图中未示出可控制切断构件110围绕轴线Z-Z′的角度位置的控制装置：它们位于管道的外部，并通过-例如-绕轴线Z-Z′安装的轴来连接到切断构件上。

按照第一个可能实施方式，其中一个线圈(目前传统发动机的低压线圈、中压线圈或高压线圈)的发动机转速是根据这样一个事实而选择的参数，即转速增加的同时，输送到前外壳20和后外壳30的空气压力也增加。按照另一个可能实施方式，构成更精确的调节方式，也是使用压力作为调节参数(例如环境压力，它是被排除空气的输送压力和/或代表增压空气压力的内部驱动压力)。

在所述第一个实施例中，切断构件110布置在通道内电动机的固定部分上，增压空气沿该通道从外壳中被排除。因此，切断构件110围绕轴线Z-Z′的角度位置会随着所选择的调节发动机的参数(转速或压力)的不同而变化。角度位置的这种变化会导致空气流截面(空气的流量)的改变，从而造成系统内的压头损失(压头损失对应于流量平方的变化)。

下面介绍本发明的装置的第二个实施例。在这个实施例中，使用了一个被动而独立的调节系统，其考虑了转子40的旋转，转子的速度会随着发动机的不同转速而变化，以便使得切断构件的位置改变，这样，就使得管道内空气流截面改变，进而使得空气流量本身变化。

为此，管道41由于其固定到低压转子40上或与其集成为一个整体，所以安装成可转动，所述切断构件连接到控制装置上，所述控制装置与活动管道41集成在一起并与其相联接，并可随着转子40的旋转速度的不同而改变所述切断构件的位置。在上述说明中，术语“集成”表示用于控制所述切断构件的控制装置被固定到活动管道41或与其成为一个整体。

下面介绍这种布置形式的三个不同实施例，但并不仅限于这些示例。

在第二个实施例的第一个变型中，如图6和图7所示，使用了一个调节系统200，其包括与第一个实施例中的切断构件相同类型的切断构件210，为此，且布置在活动管道41内。在图6和图7中，切断构件也是一个圆盘形状的盘210，在其中心位置有一个通孔(形成了最小流通截面212)，这个切断构件210安装成可以围绕轴线Z-Z′移动，该轴线垂直于转子40的旋转轴线X-X′。

在这个变型中，控制装置214置于活动管道41内，其包括一个其中一端(215a)通过球接头216a连接到所述盘210上的控制杆215，一个通过球接头216a连接到控制杆215另一端(215b)并设有通孔的飞块217，和一个固定到所述管道41同时沿相对于与所述管道41成横向的平面而倾斜的方向布置的传动杆218。所述飞块217安装成通过其通孔绕所述传动杆218滑动。例如，传动杆218的两端嵌入在管道41的壁内。

为此，飞块217就可以沿传动杆218移动。盘210和控制杆215之间的球接头216a被设置在盘210的边缘附近和垂直于轴线Z-Z′的直径附近。

此外，所使用的接合点219实际上位于传动杆218的长度的中间，当转子40处于静止状态时，其限定了飞块217的位置，从而，也就限定了盘210的角度位置。恢复装置(return means)---如图6和图7中弹簧250形式的示例所示---在接合点219和飞块217之间动作。当转子停止转动时，恢复装置会施加一个回弹力，将飞块217带回到接合点219处。

在转子40和活动管道41转动的同时，在飞块217上产生的离心力就可以克服弹簧250所产生的回弹力，从而使得飞块217能够沿着传动杆218移动，速度越高，飞块沿传动杆移动的距离就越远。

而后，因为飞块217随着轴向分量X-X′移动，其作用是通过控制杆215驱动盘210绕其轴线Z-Z′枢转。发动机转速越高，导致所述盘枢转越远。在最大速度时，盘210会处于关闭位置，垂直于转子40的纵向轴线X-X′，如图7所示。

盘210位置的变化改变了管道41内的空气流动截面，从而也就改变了压头损失。

带有构成阀门件的盘210形式的切断构件的这种解决方案的优点是，提出了在打开位置时压头损失很小。这种压头损失不会大于盘210边缘和进而是传动杆和飞块217下游处形成的障碍。

在图8到图10所示的第二个实施例的第二个变型中，使用了一个调节系统200，该系统带有一个不同类型的切断构件220，其也同样布置在活动管道41内。

如图8到图10所示，该切断构件220带有两个活瓣220a，220b，该活瓣安装成可以绕共用切断构件销轴221枢转，切断构件销轴221沿轴线Y-Y′(见图10)垂直于管道41的主方向(轴线X-X′)布置。例如，切断构件销轴221的两端嵌入到管道41壁内。

在这个示例中，两个活瓣220a，220b是半圆形的，两个半圆的直径沿着切断构件销轴221延伸并小于管道41的直径。这样，当两个活瓣220a，220b都使用时，从而使得切断构件220处于其关闭位置(图9和图10)，环形气流通道就处于两个活瓣220a，220b和管道41壁的内端面之间。这个通道构成了最小流通截面222，在所有工况下，甚至在故障情况下(两个活瓣220a，220b被卡在关闭位置)，都可以排除足够数量的空气。

可以想象，活瓣220a，220b的直径与管道41内径相等，但是，其中一个或者两个活瓣最好设有一个通孔或多个通孔，以便留出最小流动截面，供空气流过。换一种方案，所述活瓣220a，220b可以是其它形状，而不是半圆形。

在这个变型中，就每个活瓣220a(220b)而言，控制装置224包括一个弹簧225a(225b)，该弹簧安装在活瓣220a(220b)和支架226之间。这样，在转子40和管道41转动的同时，活瓣220a，220b在离心力的作用下打开，所述弹簧225a、225b使活瓣220a，220b回到关闭位置。

在这个示例中，支架226是一个平板，与包含轴线X-X′和Y-Y′的平面平行，并在与管道41主方向(轴线X-X′)平行的方向上，安装在其中一个直径的位置处的管道41内，采用这样一种方式，即只有构成所述支架226的平板的边缘才会对通过管道41的空气流路形成障碍(因而构成压头损失)。在所给示例中，切断构件销轴221安装在支架226上，但是只可以在管道41的主方向(轴线X-X′)上彼此对准。

在靠近每个活瓣220a(220b)的半直径距离的切断构件销轴221(图8和图9的右侧)的下游(背后)处，弹簧225a(225b)将远离切断构件销轴221的活瓣220a(220b)的边缘连接到支架226上。

这样，在图8所示的打开位置，两个活瓣220a，220b折叠，尽可能小地缩小管道41内的空气流动截面。当外壳20，30的低增压需要空气管路的压头损失尽可能低的时候，这种方式特别适合于发动机低速运转工况，诸如空车运行。

然后，两个活瓣220a，220b在离心力的作用下彼此分开而再次关闭(见图9)，这样，就将空气流动截面缩小到环形最小流通截面222，并增加了压头损失。

两个活瓣220a、220b可以选择使用飞块227a，227b(见图8和图9)，飞块的重量和位置可以选择(例如，通过初始试验)，目的是优化各种工作状况下调节系统200所产生的压头损失。

不言而喻，弹簧225a、225b构成了可使两个活瓣220a、220b回到支架226的恢复装置，以补偿离心力(见图9)。

在图11到图13所示的第二实施例中的第三个变型中，使用了一个带有切断构件230的调节系统200，该切断构件230的类型与上述第二实施例中第二变型中的上述切断构件略有不同。该调节系统200也布置在活动管道41内。

从图11到图13中可以看出，所述切断构件230带有两个绕共用切断构件销轴231安装的分支件230a，230b，所述共用切断构件销轴231被设置为垂直于管道41的主方向(轴线X-X′)，所述分支件230a，230b采用弹性材料制成，这样，在转子40旋转的同时，分支件230a，230b在离心力的作用下打开，而当转子40的转速下降时，返回到关闭位置。

在这个示例中，切断构件230并没有两个独立的活瓣，即每个活瓣安装成可绕轴线231枢转，相反，切断构件230是一个带有两个分支件230a，230b的弹性件，且并入到转子40的活动管道41内。切断构件销轴231可以与切断构件230成为一体或者构成一个不同于切断构件230但却固定到其上的部件。

例如，切断构件销轴231的两端嵌入到管道41的壁内。

在切断构件销轴231的每一侧，设有两个分支件230a，230b(类似于半阀构件)，在所给示例中，分支件为半圆形状(见图13)。

当切断构件230处于静止状态或打开位置时，两个分支件230a，230b围绕切断构件销轴231向后彼此对折。

一般情况下，在静止状态时，两个分支件230a、230b被配置为，在低速运行时(例如，在发动机空车运行时，当外壳20，30的低增压要求空气管路的压头尽可能小的时候)尽可能减小管道41内的空气流动截面。

发动机运行速度较高时，两个凸缘230a，230b在离心力的作用下弹性变形，在很大程度上阻挡了空气流动通路，直到它们到达关闭位置，如图12和图13所示，而且在这个位置时，出现最小流量截面232

在减速度结束时，两个分支件230a，230b恢复其初始位置(静止状态)，这样，在发动机上进行的多数循环期间都保持有效。为此，在切断构件230的打开位置(图11)和关闭位置(图12和图13)之间，两个分支件230a，230b的疲劳弹性范围就不会超过。

正如第二实施例中的第二变型那样，在该第三变型中，调节系统200可选择地进一步包括飞块237a，237b，其在远离切断构件销轴231的两个分支件230a，230b处，安装在每个分支件230a，230b上。

在结合第二实施例的上述示例中，本发明的平衡装置安装在带有至少一个前外壳20和/或一个带有通风管路的后外壳30的涡轮喷气发动机内，通风管路位于除油器24或34的下游处，其包括一个在低压转子40内的管道41，所述涡轮喷气发动机带有一个压力平衡装置，而后者的调节系统200就安装在低压转子内。

在参照第一实施例的上述示例中，本发明的平衡装置安装在带有至少一个前外壳20和/或一个后外壳30，以及一个通风管路的涡轮喷气发动机内，通风管路位于低压转子40的下游处，其包含一个固定式管道42，所述涡轮喷气发动机带有一个压力平衡装置，而后者的调节系统100就安装在所述固定式管道42内。

在图14中可以看到的另一个方案中，涡轮喷气发动机带有至少一个位于前外壳20内的前轴承和位于后外壳30内的后轴承，且在这个示例中，两个中间轴承布置在中间外壳80内。在所有这些外壳20，30和80的下游处和在除油器64的下游处，通风管路60包括一个安装成可转动的管道41，和一个安装成固定式的管道42。按照本发明，其特征在于，涡轮喷气发动机带有一个压力平衡装置，其调节系统100或200安装在除油器64的下游，对于装置的第一实施例来讲，位于图14的位置A(固定式管道42)，或者，对于装置的第二实施例来讲，位于图14的位置B处(活动式管道41)。

在这种情况下，在安装调节系统100或200下游的除油器64本身可方便地安装在附件齿轮箱(AGB)或其它某种设备支架的外壳66内。

参照图1和图2，显然，当解决方案是第一实施例(固定式管道42)时，上述解决方案是安装在图2所示位置A处，或者，当解决方案是第二实施例(活动式管道41)时，上述解决方案是安装在图2所示位置B处。

安装位置并不仅限于这些选择，还可以考虑将本发明的压力平衡装置的第二实施例安装在转子40的更下游处，特别是图1和图2所示区域C处，即，在前外壳20的除油器24之后。然而，在这种情况下，只有进入前外壳20的空气流动会受到本发明装置的影响。

另外，还可以将本发明的压力平衡装置安装在两个位置：参照图3到图13所述的后外壳30的除油器34的下游(当第一实施例时安装在图2所示的位置A处，或者当第二实施例时安装在图2所示的位置B处)，也可以在前外壳20的除油器24的下游(图1和图2所示区域C处)，通过在该区域设置本发明的压力平衡装置的第二实施例，或者实际上，布置一个带有恒定小流动截面的膜片。

应该注意的是，本发明的压力平衡装置适用于使用迷宫式密封件作为密封系统的外壳，从而可以通过降低外壳和外壳外部之间的压力差来改善其密封性能，但是，本发明的装置还适用于先进的密封系统，从而改善这些系统的性能。

Claims (19)

1.一种压力平衡装置，用于在涡轮喷气发动机的至少一个轴承外壳(20，30，80)内平衡压力，所述外壳(20，30，80)被限定在转子(40)和包括轴承支架的定子之间，所述转子(40)被安装成绕轴线(X-X′)旋转，轴承(22，32)安装在该轴承支架上并抵靠在所述转子(40)上；所述外壳(20，30，80)包括：向所述轴承(22，32)输送润滑液体的装置，将来自增压管路的增压空气送到外壳(20，30，80)的进气装置，置于定子和所述轴承(22，32)前部和/或后部的转子(40)之间的至少一个密封装置(28)，回收润滑液体的回收装置，和将空气排放到通风管路(60)的排除装置(24，34，64)；所述压力平衡装置的特征在于，在轴承外壳的下游和在通风管路内，所述装置包括一个调节排气流量的调节系统(100；200)，从而可使所述流量根据发动机的转速变化而改变，保持在非零状态，且在高速运转时，所述流量低于无调节系统时的流量状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，排气流量在发动机低速运转时处于非零最小值，且该流量是可以变化的，随着发动机转速的提高而提高，直到最大排气流量。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述调节系统(100；200)布置在通风管路的管道(41；42)内，且根据发动机转速的变化情况，调节系统会在最小流动截面(112；212；222；232)和最大流动截面之间改变管道(41；42)的流动截面。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述调节系统(100；200)带有一个切断构件(110；210；220；230)，其被安装成可在关闭位置和打开位置之间移动；在关闭位置时，所述切断构件占用了较大部分的管道(41；42)截面，而管道然后具有最小流动截面(112；212；222；232)；而在打开位置时，所述切断构件(110；210；220；230)占用了较小部分的管道41；42)截面，而管道然后具有最大流动截面；所述切断构件(110；210；220；230)从而可以占用所述关闭位置和所述打开位置之间的任何中间位置。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述最小流动截面(112；212；222；232)不是零。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，管道(42)是固定式的，所述切断构件(110)连接到位于管道(42)外部的控制装置上，并适合根据发动机转速的变化来控制管道(42)内切断构件(110)的位置。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，管道(41)安装成转动的，因为其固定到转子(40)上并因此而由所述转子带动旋转，所述切断构件(210；220；230)连接到控制装置(214；224)上，所述控制装置集成到管道(41)内并可根据转子旋转速度的不同来改变所述切断构件210；220；230)的位置，而转子的旋转速度则会随着发动机转速的不同而变化。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，切断构件是一个安装成可绕垂直于管道(41；42)主方向(X-X′)的轴线枢转的盘(110；210)，所述盘(110；210)的主平面在关闭位置时横向布置在管道(41；42)内，在关闭位置时，盘(110；210)和管道(41；42)壁之间保持非零的所述最小流动截面(112；212)，供最小空气流量流过，而在打开位置时，所述盘(110；210)的主平面布置成与管道(41；42)的主方向相平行。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，切断构件是一个圆形盘(110；210)，该圆形盘上有一个通孔，且其外径实际上等于管道(41；42)的内径。

10.根据权利要求7、和权利要求8或权利要求9所述的装置，其特征在于，控制装置(214)包括：控制杆(215)，其一端(215a)通过一个球形接头(216a)连接到所述圆形盘(210)上，飞块(217)，其通过一个球形接头(216b)连接到控制杆(215)的另一端(215b)上并设置有一个通孔，和传动杆(218)，其被固定到所述管道(42)上同时沿着相对于与所述管道(42)横向的平面而倾斜的方向布置；所述飞块(217)安装成可围绕所述传动杆(218)滑动。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切断构件(220)带有两个活瓣(220a，220b)，其被安装成可绕共用切断构件销轴(221)枢转，所述共用切断构件销轴(221)被布置成垂直于管道(41)的主方向(X-X′)，就每个活瓣(220a，220b)而言，控制装置(224)包括一个安装在活瓣(220a，220b)和支架(226)之间的弹簧(225a，225b)，这样，在转子(40)旋转的同时，活瓣(220a，220b)在离心力的作用下打开，所述弹簧(225a，225b)使活瓣(220a，220b)回到关闭位置。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述切断构件带有两个分支件(230a，230b)，绕共用切断构件销轴(231)安装，所述共用切断构件销轴(231)布置成垂直于管道(41)的主方向，所述分支件(230a，230b)采用弹性材料制成，这样，在转子(40)旋转的同时，分支件(230a，230b)在离心力的作用下打开，并当转子(40)转速降低时，返回到关闭位置。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括安装在切断构件的每个活瓣(220a，220b)或分支件(230a，230b)上的飞块(227a，227b；237a，237b)。

14.一种涡轮喷气发动机，其带有至少一个前外壳(20)和/或后外壳(30)，在其下游，和在除油器(64)的上游，通风管路(60)包括一个安装成可转动的管道(41)和一个安装成固定式的管道(42)，所述涡轮喷气发动机的特征在于，其包括根据权利要求1到13中任何一项权利要求所述的装置，所述装置的调节系统安装在除油器(64)的上游。

15.根据权利要求14所述的涡轮喷气发动机，其特征在于，除油器(64)安装在设备支架(66)上。

16.一种涡轮喷气发动机，其带有至少一个前外壳(20)和/或带有一个通风管路的后外壳(30)，所述通风管路在除油器(24，34)的下游处包括一个位于低压转子(40)内的管道(41)，所述涡轮喷气发动机的特征在于，其包括根据权利要求1到4和7到13中任何一项权利要求所述的装置，所述装置的调节系统(200)安装在低压转子(40)内。

17.一种涡轮喷气发动机，其带有至少一个前外壳(20)和/或带有一个通风管路(60)的后外壳(30)，所述通风管路位于低压转子(40)的下游处，包括一个固定式管道(42)，所述涡轮喷气发动机的特征在于，其包括一个根据权利要求1到6，和8和9中任何一个权利要求所述的装置，所述装置的调节系统(100)安装在所述固定式管道(42)内

18.一种可在涡轮喷气发动机的至少一个轴承外壳(20，30，80)内平衡压力的方法，所述外壳(20，30，80)被限定在转子(40)和包括轴承支架的定子之间，所述转子(40)被安装成围绕轴线(X-X′)旋转，轴承(22，32)安装在所述轴承支架上与所述转子(40)相抵住；所述外壳(20，30，80)包括：向所述轴承(22，32)输送润滑液体的装置；将来自增压管路的增压空气送到外壳(20，30，80)的进气装置；至少一个密封系统(28)，其布置在定子和所述轴承(22，32)的前面和/或背后的和转子(40)之间，回收润滑液体(39)的回收装置，和将空气排放到通风管路(60)的排除装置(24，34，64)；所述方法的特征在于，其可以根据发动机转速的变化在通风管路(60)内来调节轴承外壳下游的空气排放流量，所述空气流量会随着发动机转速的变化而改变，非零，且在高速时，低于未调节时的空气流量。

19.一种根据前面权利要求所述的平衡压力的方法，其特征在于，空气排放流量在发动机低速运行时为非零最小值，且该流量是可变化的，随着发动机转速的提升而增加，直到最大空气排放流量。

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